A levegő hangjának sebessége

Sok, még évekig az érettségi utántovábbra is ismeretlen, hogy a levegőben lévő zaj sebessége tényleg milyen. Valaki figyelmetlenséget hallgatott a tanárra, és valaki egyszerűen nem értette teljesen a bemutatott anyagot. Nos, talán itt az ideje, hogy kitöltsük ezt a szakadékot a tudásban. Ma nem csupán "száraz" számokat jelezünk, hanem magyarázzuk meg maga a mechanizmust, amely meghatározza a hang sebességét a levegőben.

Mint ismeretes, a levegő aegy sor különböző gáz. Kevesebb, mint 78% -a nitrogén, közel 21% oxigén, a többi szén-dioxid és inert gázok. Következésképpen, a gáz terjedésének sebességét tárgyaljuk gázhalmazállapotban.

Először is meg kell határoznunk a hangot. Bizonyára sokan hallották a "hanghullámok" vagy "hang rezgések" kifejezést. Sőt, például egy hangelnyelő oszlop diffúzorja bizonyos frekvenciával oszcillál, amit az emberi hallókészülék hangnak minősít. A fizika egyik törvénye szerint a gázok és folyadékok nyomása minden irányban változatlanul terjed. Ebből következik, hogy ideális körülmények között a gázok hangereje egyenletes. Természetesen a valóságban természetes csillapításra kerül sor. Emlékezned kell erre a funkcióra, mivel megmagyarázza, miért változhat a sebesség. De egy kicsit elvonjuk a fő témát. Tehát, ha a hang oszcilláció, akkor pontosan mi is rezeg?

Minden gáz egy bizonyos atom atomgyűjteményekonfiguráció. A szilárd anyagoktól eltérően az atomok között viszonylag nagy távolság (összehasonlítva például a fémek kristályrácsával). Lehetséges analógiát adni olyan borsófélékkel, amelyek egy zselészerű tömegű tartályon vannak elosztva. A hang rezgések forrása lendületet ad a gáz legközelebbi atomjainak. Ők ugyanúgy, mint a biliárdasztalon lévő golyók, sztrájkolnak a szomszédosoknál, és a folyamat ismétlődik. A levegőben lévő zaj sebesség határozza meg az elsődleges okimpulzus intenzitását. De ez csak egy elem. Minél sűrűbb az anyag atomjai, annál nagyobb a hangszaporítás sebessége. Például a levegőben a zaj sebessége közel 10-szer kisebb, mint a monolit gránitban. Ezt nagyon könnyű megérteni: ahhoz, hogy az atom egy gázban "repül" egy szomszédhoz, és átadja az energiát, egy bizonyos távolságot kell leküzdenie.

következmény: növekvő hőmérséklet mellett a hullámok terjedési sebessége növekszik. A hőtágulások ellenére az atomok természetes sebessége magasabb, csápszerűen mozognak és gyakrabban ütköznek. Az is igaz, hogy a sűrített gáz sokkal gyorsabban zajlik, de a bajnok még mindig a cseppfolyósított összesített állapot. A gáz sebességének kiszámításánál figyelembe veszik a kezdeti sűrűséget, a kompresszíbilitást, a hőmérsékletet és az együtthatót (gáz állandó). Valójában mindez a fentiekből következik.

Végtére is, mi a hangsebesség a levegőben? Sokan már sejtették, hogy lehetetlen egyértelmű választ adni. Adunk csak néhány alapvető adatot:

- nulla fokos nullponton (tengerszint), a hangsebesség kb. 331 m / s;

- Ha a hőmérsékletet -20 Celsius fokig csökkentjük, akkor "lassíthatjuk" a hanghullámokat 319 m / s-ra, mivel kezdetben az űrben lévő atomok lassabban mozognak;

- 500 fokkal növeli a hang terjedését közel és másfélszeresére - 550 m / s-ig.

Azonban a megadott adatok kísérletiek, mivelA hőmérséklet mellett a gázok hangteljesítményt is befolyásolják a nyomás, a tér kialakítása (tárgyak vagy szabad területek), a saját mobilitás stb.

Jelenleg a légkör tulajdonságaa hangot aktívan felkutatták. Például az egyik projekt lehetővé teszi, hogy meghatározza a légrétegek hőmérsékletét visszaverő hangjel (echo) rögzítésével.